一种给草莓花朵授粉的末端执行器及装置

• 花匠小妙招
• 2024-09-21 21:58

专利示意图

一、技术领域

设施农林技术领域

二、专利介绍

1.专利信息

专利类型：发明

专利权人：清华大学深圳国际研究生院

申请号：202210503643.2

发明人：王学谦、徐建乐、夏崇坤、李寿杰、郭冠求

2.专利说明书摘要

本发明公开一种给草莓花朵授粉的末端执行器及装置，末端执行器包括控制装置、气泵、机构连接件和气流调节机构，机构连接件包括连接件主体、与连接件主体连接的缓冲气室、设置在缓冲气室上的气室进气口和气室出气口及与气室出气口连通的气室出气导管；气泵与连接件主体连接，气泵的出气口与气室进气口通过气泵导管连通；气流调节机构包括支架、偏转机构和连杆机构，支架与缓冲气室连接，偏转机构与连杆机构均安装在支架上连杆机构与偏转机构连接，气室出气导管与连杆机构连接；控制装置用于控制气泵的出气量，以及偏转机构的偏转来带动连杆机构运动，从而控制气室出气导管吹出气流的大小和方向。本发明可以非接触地对雌蕊进行精确授粉。

3.创新点

（1）本发明提出一种基于多气流喷嘴协同的草莓花朵自动授粉装置及其设计，通过主控板控制气泵和伺服电机来调整输出气流大小以及连杆机构上导管的气流方向，以实现使用气流吹扬起花粉使其自由沉降在雌蕊上完成授粉；

（2）本装置安装于具有RGB-D“手眼协同”能力的机械臂末端，可以进行无人自动授粉，提高了授粉的效率，减少了人力的使用；

（3）本装置机构可调节气流角度以自适应花朵大小，且使用气流吹扬花粉自主沉降完成授粉，避免了人工授粉涂刷不均或用力过猛导致草莓子房发育成畸形果以及大棚中昆虫授粉率低的情况。

4.痛点问题

（1）自然授粉效率低且可能破坏大棚内温度平衡。在大棚内没有风的作用辅助授粉，昆虫也比较难进入到大棚内对花朵进行授粉，即便有昆虫进入到大棚内授粉，效率也非常低，无法保证效率和准确率；可能会对当前大棚内温度平衡造成破坏，使得作物生长受到影响；

（2）人人工授粉效率低、易误操作。人工授粉使用的是毛刷对花朵逐一进行涂刷，草莓花朵数量众多，授粉费时费力；存在遗漏情况；授粉很难保证授粉的均匀性以及用力的准确，若涂刷不均匀将会导致某些子房结构无法发育，会形成畸形果失去经济价值；若用力不准确，不小心破坏了子房结构，则也会产生畸形果或不育果；

（3） 蜜蜂及其他昆虫授粉成本高，管理困难。

5.技术优势

（1）不同于其他产品，该执行器安装于具有“手眼协同”的机械臂末端作为其末端执行器后，可完全实现自动精确化的草莓授粉，效率高且准确；

（2）相较于大棚内人工授粉以及人工使用装置辅助授粉更加高效和精确，不会损怀花蕊导致其发育成畸形果降低经济价值；

（3）本方案装置简单，工艺性好，加工难度低，有效节约成本。

三、产业化信息

1.应用场景

（1）可以应用于大规模大棚草莓种植中对草莓的自动化授粉；

（2）在适当调整上位机算法以及本产品的气流控制方向的情况下可以对其他符合要求的作物进行自动授粉作业。

2.商业价值

此项技术拥有较大的商业前景，对于大棚草莓种植行业有以下市场价值：

（1）本产品可以在不依靠人力辅助的情况下结合移动机械臂自动精确完成草莓授粉作业；

（2）本产品可以在不接触草莓花朵的情况下依靠气流对其进行授粉，不会造成花蕊的损伤导致其成熟为畸形果，降低了经济损失。

3.发展规划

（1）该技术未来可应用至更多作物的大棚内种植自动化授粉任务；

（2）该技术通过推广给企业使用、进行相关租赁服务、配件更换、维修服务均可占据市场获得利润。

4.合作方式

横向、技术转让、技术许可、合作兴办企业等

注:所有成果未经授权，请勿转载

联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn

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